ＩＰＴＶ技術淺議

王　昆　李曉峰　王洪祥

濟南 250101；3.濟南卷煙廠，山東 濟南 250104)

摘要：介紹了IPTV的基本概念，特征，組成，并按照形態劃分來介紹IPTV和它的業務內容，著重綜述了IPTV涉及的關鍵技術，同時對比了國外和國內IPTV發展的歷史和現狀，分析了我國IPTV發展遇到的難點問題，最后對其發展作出了展望。

關鍵詞：IPTV；視頻點播；數字版權管理；內容分發網絡；電子節目指南

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)18-2pppp-0c

Overview of IPTV Techonlogy

WANG Kun1,LI Xiao-feng2,WANG Hong-xiang3

(1.School of Information Science and Technology,Shandong Institute of Light Industry,Jinan 250353,China;2.School of Computer Science and Technology,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101;3.Jinan Cigarette Factory,Jinan 250104,China)

Abstract:Basic concept,characters,constructions of IPTV are introduced as well as its forms and business contents,key technologies refer to IPTV are presented highlightly.At the same time,the history and current situation of IPTV between overseas and domestic are compared,the confronting difficulties in development of our country's IPTV are analysed,at the end,the prospect of IPTV is proposed.

Key words:IPTV;VOD;DRM;CDN;EPG

1 IPTV的概念

IPTV[1],Internet Protocol Television(互聯網協議電視)的簡稱，是IP與TV結合的產物，是將電視，視頻節目

源流化為IP信元，運用IP的存儲、交換技術,通過雙向網絡，依照命令進行即時的內容選擇，用戶可以任意選擇節目的起點和終點，控制播放進程和時序。

IPTV的簡要網絡結構如圖：

圖1 IPTV網絡結構簡圖

從圖1可以看出，IPTV是個雙向的網絡，這是與傳統的廣播電視最大不同的地方。傳統廣播電視是按照預先設置的節目時間表進行播放，用戶只能被動接受，播放過程也不能實現倒退、暫停等功能。而IPTV保證用戶指令和系統命令總是處于實時的交互中，節目的選擇、播放和控制都是由用戶來操控的。

2 IPTV的特征

(1)用戶可有極為廣泛的自由度選擇各網站提供的視頻節目。

(2)IPTV可根據用戶的選擇配置多媒體服務，包括數字電視節目，游戲，瀏覽網頁等多種在線咨詢、娛樂、教育及商務功能。

(3)用戶可以得到接近DVD水平的數字媒體服務。

3 IPTV的組成

IPTV系統總體上可分成三個部分：發送部分，傳輸部分和接收部分。各個部分都有相應的設備構成，完成具體的功能。

發送部分完成電視節目的錄制，編輯，存儲，檢索和發送等功能，并將傳統的視音頻文件處理轉換成為能在網絡上傳輸的數字信號。主要設備有編碼器，存儲器等。

傳輸部分主要是把第一步轉換成的數字節目傳輸到目的用戶。主要的設備是IP視頻服務器，路由器，交換機，以TCP/IP為主要協議的寬帶骨干網，城域網和接入網等。

接收部分負責接收和識別傳送來的內容，并將它們轉換成人們能夠直接識別的信息。

4 IPTV的基本形態

IPTV承載網絡分別有IP網，同軸電纜網，移動網絡三種。根據IPTV的終端，分為PC平臺，TV+機頂盒[2]和手機平臺。目前PC平臺和TV+機頂盒的方式比較普遍。

4.1 以PC為終端的IPTV

通過PC收看網絡電視是當前的主要方式，基于PC平臺的解決方案和產品也比較成熟和兼容。從節目內容的來源看，主要來自廣電媒體和門戶網站：

(1)廣電媒體的視頻播放網站：傳統的廣電媒體將自身的音視頻資源與網絡傳播結合起來，建立視頻播放的網站,但這種方式需要進行視頻壓縮，畫面質量必然有所下降。

(2)網站經營的IPTV：綜合網站為了拓展業務，豐富寬帶內容，也開辟網絡電視的板塊，包括電視劇，電影，音樂等節目，在遇到重要活動時，網站也會進行視頻直播。

4.2 以TV+機頂盒為終端的IPTV

TV本身并沒有存儲功能，不支持軟件安裝，也無法像手機那樣加裝流媒體支持功能，所以必須加裝一個將IP數據流轉換成TV可以接受的信號的機頂盒作中介才能收看IPTV節目。這種方式以IP機頂盒為聯網設備，以TV為顯示終端，有大量的用戶群。

5 IPTV的業務內容

5.1 電視類業務:比如廣播電視，點播電視。廣播電視節目是原來所有電視收費頻道的節目，點播電視一般說來就是VOD(video on demand，視頻點播)[3]服務，用戶可以通過IPTV業務進行視頻節目的點播，可在線觀看也可以下載到本地收看。

5.2 通信類業務:主要是基于語音業務、即時通信服務、電視短信等。語音業務基本是語音聊天的語音服務。電視短信服務能夠接受來自手機、機頂盒、電子郵件、網站等各種消息源數據，以圖文方式發送給指定的機頂盒用戶。

5.3增值類業務:指電視購物、互動廣告、在線游戲等。電視購物就是用戶在線購買網站推薦的商品?；訌V告包括所有形式的網絡廣告、無線廣告和交互電視廣告。在線游戲包括現在的網絡游戲等能進行網絡連接的游戲。

6 IPTV的關鍵技術

6.1 視頻編碼技術

因IPTV帶寬有限，如何使得在有限帶寬上傳輸的節目接近或達到DVD的水平，使IPTV達到標準清晰度的標準就成為很重要的問題，此外廣電節目普遍采用MPEG2[4]格式，為方便格式轉換，必須要求編碼能對MPEG2進行壓縮，這樣與MPEG2的對比也成為衡量視頻編碼解碼技術的主要參數。

(1)MPEG4[5]標準簡介：

MPEG4是動態圖像專家組的縮寫。適于交互AV服務以及遠程監控。目前主要被用于三個領域：數字電視、交互式的圖形應用、交互式多媒體領域等?？傮w說MPEG4有幾方面的優勢。首先，作為一個國際化的標準具有很好的兼容性；其次，MPEG4在提供高壓縮比的同時，對數據的損失很小，且傳輸速率不高。

(2)H.264[6]標準簡介：

H.264是ITU-T視頻編碼專家組和ISO/IEC活動圖像編碼專家組(MPEG)的聯合視頻組(JVT)開發的一個新的數字視頻編碼標準。相比傳統的MPEG4，H.264壓縮率更高，可達到MPEG4的2倍，但相對的是壓縮時間也更長，大約是1.5倍。

(3) AVS[7]標準簡介：

AVS標準是“數字音視頻編碼技術標準”的簡稱，其核心是把數字視頻和音頻數據壓縮為原來的幾十分之一以下，AVS包括系統、視頻、音頻等三個主要標準和一致性測試等支撐標準，這是我國自主制定的開放標準。AVS具有以下優點：(1)性能高，編碼效率是MPEG2的2倍以上，與H.264的編碼效率處于同一水平;(2)復雜度低，算法復雜度比H.264明顯低,軟硬件實現成本都低于H.264；(3)我國掌握主要知識產權，專利授權模式簡單，費用低。

6.2 數字版權管理(DRM)[8]技術

通過網絡進行多媒體內容的傳播非常容易，隨之版權問題備受重視。數據數字版權管理(Digital Rights Management，簡稱DRM)技術為內容提供者保護他們的數據版權提供了一種手段。DRM技術通過對數字內容進行加密和附加使用規則對數字內容進行保護，其中使用規則可以斷定用戶是否符合播放數字內容的條件，它一般可以防止內容被復制或者限制內容的播放次數。DRM工作原理是：媒體制作者在節目制作階段將版權信息嵌入到媒體內容之中，并通過加密方式對其加以保護。當需要驗證媒體合法性的信息時，再通過技術方法或手段從媒體之中將版權信息讀取出來，這樣就能進行版權信息的比對了。

6.3 內容分發網絡（Content Distribution Network，CDN）[10]技術

內容分發網絡是建立在內容分發技術上的網絡架構和整體系統，是在流量管理、負載均衡和分布式技術基礎上發展的一種分發緩存技術，采用將緩存服務器放置于Internet的邊緣節點處，通過負載均衡等算法實現資源的就近分配和就近訪問原則，把視頻和網頁內容分發到靠近用戶端的CDN節點．

因為電視觀眾對視頻信號的質量及實時性要求遠比其對互聯網內容高得多，而原架構的網絡又無法承載完整的IPTV業務，這就對CDN提出了更高的要求，諸如需要存儲海量數據，提供支持流媒體能力，支持急劇擴大的客戶數據流量，以及提供更高的服務質量等。此時CDN網絡除了提高用戶響應速度之外，還要減輕巨大的數據流量對骨干網的壓力。

6.4 電子節目指南(Electronic Program Guide，EPG，電子節目菜單)技術

EPG是 IPTV的一個門戶系統，界面與Web頁面類似，提供各類菜單、鏈接等可供用戶直接選擇。用戶通過EPG了解節目的名稱、播放時間等信息，并實現對節目的檢索和訪問。

6.5 機頂盒技術

IPTV機頂盒相當于嵌入式系統的計算機，并接入寬帶網絡，將接收到的數據流解壓，轉換成模擬視音頻信號輸出至電視機，實現視頻點播等功能。

IPTV機頂盒的主要功能：(1)接收并處理流媒體數據；(2)視音頻解碼功能：支持WMV,Real,MPEG-4,H.264或AVS等數字視音頻文件的解壓縮和解碼；(3)支持用戶認證功能，數字版權管理，計費等功能；(4)支持用EPG瀏覽節目及頻道列表；(5)支持交互式應用：用戶通過機頂盒內置客戶端軟件，交互實現節目的播放，停止，可實現時移電視，視頻點播等功能。

7 IPTV的發展狀態

7.1 國外IPTV業務發展狀況

自英國Video Networks公司在1999年推出IPTV業務以來，國外許多電信運營商相繼進入IPTV，主因在于技術進步和市場需求的擴大：(1)視頻壓縮技術的進步，使得視頻節目能夠以較低碼率提供較好的畫質；(2)全球寬帶網絡的發展，為IPTV業務的傳輸提供了穩定通路；(3)電信運營商在大力發展寬帶的同時卻沒有從中得到足夠的收益，寬帶的盈利方式還是局限在接入費用的收取上；(4)用戶對綜合信息服務要求越來越高。

7.2 運營模式

在北美和歐洲部分國家，政府放松了對有線電視業和電信運營業相互進入的管制，彼此開始滲透。有線電視運營商進入電信市場的一般路線是先為用戶提供互聯網接入，隨后滲透到IP電話領域。針對有線電視運營商的競爭，歐美許多電信運營商也開始部署以電視為主的視頻業務，同樣推出了融合IPTV和寬帶接入以及電話業務的電信領域的triple-play（語音、數據、視頻三合一）的業務模式，以期在競爭中保持有利地位。

7.3 國內IPTV的發展狀態及問題

IPTV在我國的發展尚處起步階段，在政策體制、技術手段、業務模式等方面均不成熟，存在一些制約我國網絡電視發展的問題。

7.3.1 政策方面

政策與監管是IPTV發展的關鍵因素。目前我國IPTV發展的最大障礙是相關政策不明朗、監管滯后，這使IPTV從試驗階段推進到商用階段仍有較大風險。IPTV的出現要求廣電和電信兩大行業必須進行相應的合作。但國家規定凡是視頻內容，由廣電部門進行管理，具有內容發布權。而從電信的角度看，IPTV是互聯網內容和技術的延伸，也屬于信息產業部的管理范圍，認為IPTV是政策的一個灰色地帶。

7.3.2 技術方面

目前我國大多數寬帶用戶的接入方式采用ADSL（非對稱數字用戶線路），盡管ADSL可以傳送IPTV節目，但用收看IPTV仍面臨以下幾個問題。

（1）速率問題：目前1M的ADSL網速很慢，很大原因是個別Web服務器繁忙或上網軟件和操作系統之間的兼容問題而導致網速很慢。而IPTV的帶寬以6－8M接入為限，因此ADSL用戶還較難高質量地在線收看IPTV。

（2）傳輸距離問題：ADSL業務從局端到用戶端設備的線路距離越長，衰減越大，當ADSL傳輸距離超過規定后，將直接導致線路速率下降，誤碼率和丟包率提高、甚至“掉線”或無法激活。

（3）網絡技術的兼容性問題

目前網絡骨干網的大規模改造進度不一，中國電信（大規模地配置高性能骨干節點路由器）下一代網絡“CN2”已進入建設階段（同時覆蓋省市地二級網也在進行），但對中國網通而言，網絡改造已經落后于中國電信，此外網通傳輸帶寬和業務質量控制能力雖然做好了準備，但入網的改造卻還存在很多爭執。

8 結束語

由于在政策，技術和標準上還存在諸多限制，IPTV在國內的發展還需要一段時間的準備期。同時高昂的網絡建設和改造成本也需要運營商尋求更好的盈利模式來彌補介入收入的不足。隨著三網（電視網，電信網，互聯網）合一時代的到來，業務的融合不可避免，雖然當前IPTV只處于初級階段，但IPTV作為可靠的可管理的多媒體業務在未來必將大放異彩。

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收稿日期：2008-03-11

作者簡介：王昆（1983-），男，山東濟南市人，碩士研究生，山東輕工業學院信息科學與技術學院，研究方向：計算機應用技術。